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焦炭塔是延迟焦化装置中的重要设备之一。自20世纪60年代开始使用延迟焦化装置以来,已有半个世纪的历史。由于焦炭塔是延迟焦化装置的重要设备,一旦发生失效将导致严重的后果,造成人员伤亡和巨大的经济损失。而从目前的使用状况来看,多数焦炭塔已处于超期服役状态,因此为提高经济效益,防止事故发生,对焦炭塔进行风险评价是十分重要的。
本文以XX石化公司炼油厂的焦炭塔为研究对象,对设计条件下焦炭塔的主要结构进行了可靠度分析,并对其进行了定量风险评价,得出了焦炭塔当前状态下的风险水平,为企业决策者提供决策依据。本文的主要研究内容及部分结论如下:
(1)遗传算法(GA)作为求解可靠度指标的一种方法,避开了一次二阶矩法(FOSM)对极限状态方程求偏导数的困难,也克服了蒙特卡罗法迭代次数多的不足。它在迭代次数不多,运行参数可以控制的情况下,进行多参数模拟,寻求最优解。本文按照遗传算法的应用步骤,编制了计算程序。
(2)通过对塔设备主要结构所受载荷质量载荷、地震载荷和风载荷的分析,分别建立等截面塔和变截面塔在设计条件下塔底、人孔截面、塔壳和裙座连接焊缝处等结构的极限状态方程,为可靠度的分析提供计算依据。
(3)通过对焦炭塔存在的问题及国内外失效案例的汇总分析,总结了其失效机理,确定腐蚀减薄、应力腐蚀开裂、热棘轮效应和蠕变-疲劳交互为焦炭塔的主要失效模式。并建立了各失效模式下对应的极限状态方程,为焦炭塔失效可能性的计算提供依据。
(4)本文按照API581介绍的风险等级评定方法,对XX炼油厂焦炭塔的损伤次因子、通用次因子、机械次因子、工艺次因子进行了详细的分析计算。通过可燃后果的计算,确定了焦炭塔失效的人员伤亡和财产损失,结合营业中断损失,得出焦炭塔当前的使用风险。